山东省青岛市胶州市2019-2020高一物理下学期期中试题（Word版附解析）

山东省青岛市胶州市 2019-2020 学年高一（下）期中学业水平 检测物理试题 一、选择题 1.对于—定质量的物体，下列说法正确的是（　　） A. 动能不变时，一定处于平衡状态 B. 处于平衡状态时，动能一定不变 C. 做曲线运动时，动能一定变化 D. 所受的合外力不为零时，动能一定变化 【答案】B 【解析】 【详解】ACD．匀速圆周运动是一种曲线运动，物体的动能不变，物体所受合力指向圆心， 物体不处于平衡状态，故 ACD 错误。 B．处于平衡状态的物体，静止或做匀速直线运动，动能一定不变，故 B 正确。 故选 B。 2.一颗卫星在离地面高 h 时所受重力正好是其在地球表面处所受重力的 ，地球半径为 R，忽 略地球自转带来的影响，则 h 为（　　） A. B. C. R D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据万有引力定律，在地球表面上时 在高 h 时处时 联立得 ，故 C 正确，ABD 错误。 故选 C。 3.一条河流宽为 100m，水流的速度为 4m/s，船在静水中的速度大小恒为 3m/s，下列说法正确 的是（　　） 1 4 2R 2R ( 2 1)R− 2 GMm mgR = 2 1 ( ) 4 GMm mgR h =+ h R=A. 渡河的最短时间为 20s B. 保持船头一直垂直于河岸，渡河时间最短 C. 船实际运动 速度大小一定是 5m/s D. 渡河的最短位移为 100m 【答案】B 【解析】 【详解】AB．船头一直垂直于河岸时，渡河时间最短，且最短时间 故 A 错误，B 正确； C．如果船头不指向正对岸，船实际运动的速度就不是 5m/s，故 C 错误； D．由于船速小于水速度，因此不能到达正对岸，最短位移大于 100m，故 D 错误。 故选 B。 4.悬崖秋千是一种悬崖边的极限刺激运动 。秋千的座椅，被电吸铁拉到悬崖内侧于 5 层楼高 的地方，吸铁忽然松开，长长的秋千瞬间向悬崖外荡去，带给人以刺激感觉。秋千摆动过程 中，摆绳始终与横梁垂直，摆绳与竖直方向夹角最大可达 。若游客乘坐秋千时以最大摆角 摆动，已知座椅及游客装备的总质量为 90kg，摆动过程中游客经过最低点时摆绳受到的总拉 力约为（　　） A. 1800 N B. 2600 N C. 3200 N D. 3600 N 【答案】B 【解析】 【详解】摆动过程中，机械能守恒，到达最低点时 根据牛顿第二定律 的 100 s 33s3t = = 86° o 21(1 cos86 ) 2mgl mv− =代入数据，整理得 ，故 B 正确，ACD 错误。 故选 B。 5.我国自主研制的高分辨率对地观测系统包含至少 7 颗卫星和其他观测平台，分别编号为“高 分一号”到“高分七号”，它们都将在2020 年前发射并投入使用。于 2013 年 4 月发射成功的 “高分一号”是一颗低轨遥感卫星，其轨道高度为 645km。关于“高分一号”卫星，下列说 法正确的是（ ） A. 发射速度一定为 7.9km/s B. 可以定点在相对地面静止的同步轨道上 C. 卫星绕地球运行的线速度比月球的大 D. 卫星绕地球运行的周期比月球的大 【答案】C 【解析】 【详解】解：A．7.9Km/s 是第一宇宙速度，是卫星做匀速圆周运动的最大环绕速度，也是最 小发射速度，所以发射速度一定大于 7.9km/s，故 A 错误； B．“高分一号”是一颗低轨遥感卫星，其轨道高度为645km，不能定点在相对地面静止的同 步轨道上，故 B 错误； C．根据 解得 ，因卫星的轨道半径小于月球的轨道半径，故卫星绕地球运行的线速度比月 球的大，故 C 正确； D．根据 2mvT mg l − = 2574NT = 2 2 Mm vG mr r = GMv r = 2 2 2MmG m rr T π =   解得 ，因卫星的轨道半径小于月球的轨道半径，故卫星绕地球运行的周期比月 球的小，故 D 错误。 故选 C。 【点睛】本题关键 卫星做匀速圆周运动时万有引力提供向心力，然后根据牛顿第二定律列 式判断。 6.一辆汽车由静止开始以恒定功率开始启动，沿着直线轨道运动行驶 20 秒后速度达到 72km/h， 设列车所受阻力恒定，该列车在这段时间内行驶的距离（　　） A. 可能等于 200m B. 一定小于 200m C. 一定大于 200m D. 条件不足，无法确定 【答案】C 【解析】 【详解】汽车以恒定的功率启动，做加速度减小的加速运动，因此平均速度 20 秒内的位移大于 200m，故 C 正确，ABD 错误。 故选 C。 7.如图一直角斜劈 ABC 绕其竖直边 BC 做匀速圆周运动，放在斜劈上物块始终与它保持相对 静止，下列说法正确的是（　　） A. 斜劈对物块的支持力不可能等于零 B. 斜劈对物块的支持力可能为零 C. 斜劈对物块的摩擦力保持不变 D. 物块受到的合外力大小不变，方向指向 B 点 【答案】A 是 3 2 rT GM π= 0 10m/s2 tv vv +> =【解析】 【详解】AB．物体做匀速圆周运动，合外力提供物体做匀速圆周运动的向心力，摩擦力不可 能为零，因此支持力不可以能零，故 A 正确，B 错误； C．摩擦力的方向始终指向 B 点，由于物体的转动，摩擦力的方向始终变化，故 C 错误； D．由于物体做匀速圆周运动，物块受到的合外力大小不变，方向沿水平指向转轴，故 D 错误。 故选 A。 8.将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把质量为 m 小物体轻放在弹簧上端，小物体由静止向 下运动，小物体的加速度 a 与弹簧的压缩量 x 间的关系如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 当地重力加速度为 2a0； B. 小物块机械能守恒 C. 小物体向下运动过程中最大动能为 D. 当小物体运动到 2x0 的位置时弹簧的弹性势能为 ma0x0 【答案】C 【解析】 【详解】A．初始时刻，弹簧的弹力为零，因此加速度为当地重力加速度，因此当地重力加速 度 g=a0 故 A 错误； B．由于弹簧的弹力对小物体做负功，因此小物体的机械能减小，故 B 错误； C．当弹簧压缩量为 x0 动能最大，根据 由于加速度随位移均匀减小，因此 就是图象与 x 轴围成的面积，为 ，可得，最大动能 的 0 0 2 ma x 2 2v ax= ax 0 0 2 a x 2 0 0 km 1 2 2 ma xE mv= =故 C 正确； D．当小物体运动到 2x0 的位置时弹簧的弹性势能等于重物减少的重力势能，为 2ma0x0，故 D 错误。 故选 C 9.如图，水平面上有甲乙两个质量均为 m 的物体在力 F 的作用下由静止开始运动了相同的位 移，甲在光滑面上，乙在粗糙面上，F 的大小等于 mg，与水平方向的夹角为 α，下列说法中 正确的是（　　） A. 力 F 对甲物体做功多 B. 甲物体获得的动能比乙大 C. 甲、乙两个物体获得的动能相同 D. 力 F 对甲、乙两个物体做的功一样多 【答案】BD 【解析】 【详解】AD．根据功的定义 由于力相同，位移相同，因此做功相同，故 A 错误，D 正确； BC．由于摩擦力对乙做负功，根据动能定理可知，甲物体获得的动能比乙大，故 B 正确，C 错误。 故选 BD。 10.质量为 m 的球从离地面 H 高处以初速度 v0 水平抛出，下列图象分别描述了球在空中运动的 速率 v、重力的瞬时功率 P 随时间 t 的变化关系和动能 Ek、机械能 E 随小球距地面高度 h 的变 化关系，选地面重力势能为零且不计空气阻力，其中可能正确的有（ ） A. B. 。 cosW Fs α=C. D. 【答案】BD 【解析】 【详解】A．小球做平抛运动，小球在空中运动的速率为 ， v-t 图象不是一条倾斜的直线，故 A 错误； B．重力的瞬时功率为 P=mgvy=mg•gt， P 与 t 成正比，P-t 图象是一条过原点的倾斜的直线，故 B 正确； C．小球在高度 H 处做平抛运动，下落过程中， 则 y 轴上的截距不为零，且动能越来越大，故 C 错误； D．小球做平抛运动，只受重力作用，机械能守恒，故 D 正确。 故选 BD。 11.如图，我国发射同步卫星时，先进入一个近地的圆轨道 1，然后在 P 点经极短时间点火变 速后进入椭圆形转移轨道 2（该椭圆轨道 2 的近地点为近地圆轨道 1 上的 P 点，远地点为同步 轨道 3 上的 Q 点），到达远地点时再次经极短时间点火变速后，进入同步轨道 3。设卫星在近 地圆轨道上运行的速率为 v1，在 P 点经极短时间变速后的速率为 v2，沿转移轨道刚到达远地 点 Q 时的速率为 v3，在 Q 点经极短时间变速后进入同步轨道后的速率为 v4，下列说法正确的 是（　　） 2 2 0 ( )v v gt= + 2 0 1 2kmgh E mv= − 2 0 1 2kE mgh mv= +A. v2>v1 B. v3> v4 C. 卫星在轨道 2 的运行周期大于在轨道 3 的运行周期 D. 卫星 轨道 2 上运行时机械能守恒 【答案】AD 【解析】 【详解】A．在轨道 1 上运动时 点火后瞬间做离心运动，则有 因此 v2>v1 故 A 正确； B．在轨道 2 上通过 Q 点后，做近心运动，则有 在轨道 3 上运动时 因此 v3 2 4 2 mvGMm R R =D．卫星在轨道 2 上运行时，只的万有引力做功，因此机械能守恒，故 D 正确。 故选 AD。 12.如图，质量相同的两个小球 a、b 由斜面底端斜向上拋出，两球恰好分别沿水平方向 击中 斜面顶端 A 和斜面上点 B，hA=4hB，不计空气阻力，这个过程中下列说法正确的是（　　） A. 小球 a、b 的初速度方向相同 B. 在抛出时小球 a、b 重力的瞬时功率之比为 4：1 C. 小球 a、b 分别击中 A、B 时的速度之比为 4：1 D. 小球 a、b 空中运动时间之比为 2：1 【答案】AD 【解析】 【详解】D．将抛体运动倒过来看成平抛运动，竖直方向为自由落体运动 ， 由于 hA=4hB 因此 故 D 正确； A．由相似三角形可知 由于 ， 因此 2 A 1 2Ah gt= 2 B B 1 2h gt= A B2t t= A A B B 4= = 1 x h x h A A Ax v t= B B Bx v t=而在斜面底端时 因此 故 A 正确； B．在抛出时重力的瞬时功率 由于 在抛出时小球 a、b 重力的瞬时功率之比为 2：1，故 B 错误； C．由于 因此小球 a、b 分别击中 A、B 时的速度之比为 2：1，故 C 错误。 故选 AD。 二、实验题 13.利用单摆验证小球平抛运动的规律，设计方案如图所示，在悬点 O 正下方有水平放置的炽 热的电热丝 P，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断；MN 为水平木板，已知悬线长为 L，悬 点到木板的距离 OO′=h(h＞L)。 A B2v v= A A A tan gt v θ = B B B tan gt v θ = A Btan tanθ θ= yP mgv mg gt= = × A B2t t= A B2v v=(1)电热丝 P 必须放在悬点正下方的理由是：_______； (2)将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的 C 点，O′C=x，则小球做平抛运动的初 速度为 v0 为_____。 【答案】 (1). 保证小球沿水平方向抛出 (2). 【解析】 【详解】（1）[1]由于在烧断细线前小球做圆周运动，故速度方向沿切线方向，所以只有在悬 点正下方物体的速度沿水平方向，要小球做平抛运动，则小球平抛的初速度只能沿水平方向， 故只有保证小球沿水平方向抛出才能保证物体做平抛运动； （2）[2]由于小球做平抛运动故在水平方向有 在竖直方向有 解得 14.用如图甲所示实验装置验证 m1、m2 组成的系统机械能守恒，m2 从高处由静止开始下落，m1 上拖着的纸带打出一系列的点。图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0 是打下的第一个点， 每相邻两个计数点间还有 4 个点未标出，交流电的频率为 50Hz，计数点间的距离如图乙所示， 已知 m1=100g，m2=300g，g 取 9.8m/s2。（本题结果均保留 3 位有效数字） ( )0 2 gv x h L = − 0x v t= 21 2h L gt− = ( )0 2 gv x h L = −(1)在打点 0~5 过程中系统动能的增加量 ΔEk=_____J，系统势能的减少量 ΔEP=___J； (2)若某同学作出 图像如图丙所示，则当地的实际重力加速度 g=_________m/s2。 【答案】 (1). 1.15 (2). 1.18 (3). 9.74 【解析】 【 详 解 】 (1)[1] 因 每 相 邻 两 个 计 数 点 间 还 有 4 个 点 未 标 出 ， 故 相 邻 计 数 点 的 时 间 ； 根据匀变速直线运动的规律，可知打点“5”的速度等于点“4”到“6”的平均速度，因此 因此增加的动能 [2] 系统重力势能的减少量 (2)[3]根据 整理得 图象的斜率为重力加速度，因此 三、计算题 15.如图为北京 2022 年冬奥会的“雪如意”跳台滑雪场地的简化示意图，某滑雪运动员从跳台 2 —v h 5 0.02s 1sT = × = 2 5 (86.40 38.40) 10 m/s 2.4m/s2 0.1v −− ×= =× 2 k 1 2 5 1 ( ) 1.15J2E m m v∆ = + = P 2 1 5( ) 1.18JE m m gh∆ = − = 2 1 2 2 1 1 ( ) ( )2 m m v m m gh+ = − 2 2 1 1 2 2( )m mv hg ghm m −= =+ 29.74m/sg =O 处沿水平方向飞出，在斜坡 A 处着陆，测得 OA 间的距离为 75m，斜坡与水平方向的夹角为 θ= ，不计空气阻力，g=10m/s2，求 (1)从 O 处飞出的速度大小； (2)在 A 处着陆的速度大小。 【答案】(1)20m/s；(2) 【解析】 【详解】(1)竖直方向位移为 在空中飞行时间为 则 O 点速度 而 代入数据解得 20m/s (2)竖直方向速度为 m/s 则 A 点速度 联立解得 m/s 37° 10 13m/s sin 45mOA OAh l θ= = 2 3sOAht g = = 0 xv t = ocos37x l= 0v = 30yv gt= = 2 2 0A yv v v= + 10 13Av =16.某行星半径为 R，在其表面环绕卫星的运行周期为 T，已知引力常量为 G，求 (1)该行星表面的重力加速度大小； (2)该行星的密度。 【答案】(1) ；(2) 【解析】 【详解】(1)行星表面的重力大小等于卫星的向心力，即 可得 (2)由万有引力提供向心力 又根据 可得 17.如图，倾斜传送带与水平面的夹角为 ，传送带在电动机的带动下，始终保持 v0=2.4m/s 的速率运行，将质量 m=20kg 的小物体无初速地轻放在 A 处，若物体与传送带间的动摩擦因数 ，A、B 间的距离 L=6m，重力加速度 g=10m/s2，求 (1)物体从 A 运动到 B 过程中所用的时间； (2)从 A 运动到 B 过程中物体与传送带摩擦产生的热量； (3)物体从 A 运动到 B 过程中电动机多做的功。 【答案】(1)3.5s；(2)345.6J；(3)1123.2J 2 2 4g R T π= 2 3 GT πρ = 2 2 4 mRmg T π= 2 2 4g R T π= 2 2 2( )MmG m RR T π= 34 3 RM πρ= 2 3 GT πρ = 37° 0.9µ =【解析】 【详解】(1)刚放上物体时，根据牛顿第二定律 物体与传送带共速所用时间为 代入数据整理得 这段时间内有位移 接下来物体匀速运动的时间为 总时间为 (2)物体与传送带的相对位移为 物体与传送带产生的热量为 代入数据整理得 (3)物体增加的动能为 物体增加的势能为 电动机多做的功为 o ocos37 sin37mg mg maµ − = 0 1 vt a = 1 2st = 2 0 1 =2.4m2 vs a = 1 2 0 1.5sL st v −= = 1 2 3.5st t t= + = 2 0 1 1ts v s−= o 2 cos37Q mgsµ= 345.6JQ = 2 k 0 1 2E mv= o p sin37E mgL=代入数据，整理得 18.如图，O 点处固定有力传感器，长为 l=0.4m 的轻绳一端与力传感器相连，另一端固定着一 个小球。现让小球在最低点以某一速度开始运动，设轻绳与竖直方向的角度为 θ（如图所示）， 图乙为轻绳弹力大小 F 随 cosθ 变化的部分图像，忽略空气阻力的影响，重力加速度 g=10m/s2， 求： (1)小球质量； (2)小球在最低点时的速度； (3)判断小球能否做完整的圆周运动，写出证明过程。 【答案】(1)0.3kg；(2)4m/s；(3)小球不能经过最高点 【解析】 【详解】(1)设小球在最低点时的速度为 v0，则当运动到与竖直方向成 θ 角位置时，由机械能 守恒 根据牛顿第二定律 解得 对比图像可知斜率 即 k pW Q E E= + + 1123.2JW = 2 2 1 0 1 1(1 cos ) 2 2mgl mv mvθ− − = − 2 cos vF mg m l θ− = 2 03 cos -2 )vF mg m mgl θ= +（ 3 9k mg= =(2)根据 解得 (3)假设小球能到达最高点，根据机械能守恒定律 可得速度 则小球不能经过最高点。 【点睛】 0.3kgm = 2 0 15vm mgl = − 0 4m/sv = 2 2 2 0 1 12 2 2mgl mv mv− = − 2 0v gl=